CERT C: Rec. EXP08-C

Гарантируйте, что адресная арифметика с указателями используется правильно

Описание

Управляйте определением

Гарантируйте, что адресная арифметика с указателями используется correctly.[1]

Реализация Polyspace

Это средство проверки проверяет на эти проблемы:

  • Доступ к массиву за пределы

  • Доступ к указателю за пределы.

  • Вычитание между указателями на различные массивы.

  • Неправильное масштабирование указателя.

Примеры

развернуть все

Проблема

Эта проблема происходит, когда индекс массива выходит за пределы области значений [0...array_size-1] во время доступа к массиву.

Риск

Доступ к массиву вне его границ является неопределенным поведением. Можно считать непредсказуемое значение или попытку получить доступ к местоположению, которое не позволено, и столкнитесь с отказом сегментации.

Фиксация

Фиксация зависит от первопричины дефекта. Например, вы получили доступ к массиву в цикле, и одна из этих ситуаций произошла:

  • Верхняя граница цикла является слишком большой.

  • Вы использовали индекс массива, который совпадает с индексом цикла вместо того, чтобы быть тем меньше, чем индекс цикла.

Чтобы устранить проблему, необходимо изменить связанный цикл или индекс массива.

Другой причиной, почему индекс массива может превысить границы массивов, является предшествующее преобразование от со знаком до беззнакового целого. Преобразование может привести к тому, чтобы переносить значения индекса, в конечном счете заставив индекс массива превысить границы массивов.

Часто детали результата показывают последовательность событий, которые привели к дефекту. Можно реализовать закрепление на любом событии в последовательности. Если детали результата не показывают историю события, можно проследить использование, щелкните правой кнопкой по опциям по исходному коду и смотрите предыдущие связанные события. См. также Интерпретируют Результаты Polyspace Bug Finder.

Смотрите примеры мер ниже.

Если вы не хотите устранять проблему, добавьте комментарии в свой результат или код, чтобы избежать другого анализа. Смотрите Результаты Polyspace Адреса Через Исправления ошибок или Выравнивания.

Пример – доступ к массиву за пределы ошибка
#include <stdio.h>

void fibonacci(void)
{
    int i;
    int fib[10];
 
    for (i = 0; i < 10; i++) 
       {
        if (i < 2) 
            fib[i] = 1;
         else 
            fib[i] = fib[i-1] + fib[i-2];
       }

    printf("The 10-th Fibonacci number is %i .\n", fib[i]);   
    /* Defect: Value of i is greater than allowed value of 9 */
}

Массив fib присвоен размер 10. Индекс массива для fib позволил значения [0,1,2,...,9]. Переменная i имеет значение 10, когда оно выходит из for- цикл. Поэтому printf оператор пытается получить доступ к fib[10] через i.

Коррекция – сохраняет индекс массива в границах массивов

Одна возможная коррекция должна распечатать fib[i-1] вместо fib[i] после for- цикл.

#include <stdio.h>

void fibonacci(void)
{
   int i;
   int fib[10];

   for (i = 0; i < 10; i++) 
    {
        if (i < 2) 
            fib[i] = 1;
        else 
            fib[i] = fib[i-1] + fib[i-2];
    }

    /* Fix: Print fib[9] instead of fib[10] */
    printf("The 10-th Fibonacci number is %i .\n", fib[i-1]); 
}

printf доступы к оператору fib[9] вместо fib[10].

Проблема

Эта проблема происходит, когда указатель разыменовывается вне его границ.

Когда указатель присвоен адрес, блок памяти сопоставлен с указателем. Вы не можете получить доступ к памяти, кроме того блокируют использование указателя.

Риск

Разыменование указателя вне его границ является неопределенным поведением. Можно считать непредсказуемое значение или попытку получить доступ к местоположению, которое не позволено, и столкнитесь с отказом сегментации.

Фиксация

Фиксация зависит от первопричины дефекта. Например, вы разыменовали указатель в цикле, и одна из этих ситуаций произошла:

  • Верхняя граница цикла является слишком большой.

  • Вы использовали адресную арифметику с указателями, чтобы усовершенствовать указатель с неправильным значением для шага указателя.

Чтобы устранить проблему, необходимо изменить связанный цикл или значение шага указателя.

Часто детали результата показывают последовательность событий, которые привели к дефекту. Можно реализовать закрепление на любом событии в последовательности. Если детали результата не показывают историю события, можно проследить использование, щелкните правой кнопкой по опциям по исходному коду и смотрите предыдущие связанные события. См. также Интерпретируют Результаты Polyspace Bug Finder.

Смотрите примеры мер ниже.

Если вы не хотите устранять проблему, добавьте комментарии в свой результат или код, чтобы избежать другого анализа. Смотрите Результаты Polyspace Адреса Через Исправления ошибок или Выравнивания.

Пример – доступ к Указателю за пределы ошибка
int* Initialize(void)
{
 int arr[10];
 int *ptr=arr;

 for (int i=0; i<=9;i++)
   {
    ptr++;
    *ptr=i;
    /* Defect: ptr out of bounds for i=9 */
   }

 return(arr);
}

ptr присвоен адрес arr это указывает на блок памяти размера 10*sizeof(int). В for- цикл, ptr постепенно увеличивается 10 раз. В последней итерации цикла, ptr точки вне блока памяти, присвоенного ему. Поэтому это не может быть разыменовано.

Коррекция — указатель проверки остается внутри границ

Одна возможная коррекция должна инвертировать порядок шага и разыменовать ptr.

int* Initialize(void)
{
 int arr[10];
 int *ptr=arr;

 for (int i=0; i<=9;i++)
     {
      /* Fix: Dereference pointer before increment */
      *ptr=i;
      ptr++;
     }

 return(arr);
}

После последнего шага, даже при том, что ptr точки вне блока памяти, присвоенного ему, это не разыменовывается больше.

Проблема

Это правило повышено каждый раз, когда анализ обнаруживает Subtraction or comparison between pointers to different arrays.

Риск

Это правило применяется к выражениям формы pointer_expression1 - pointer_expression2. Поведение не определено если pointer_expression1 и pointer_expression2:

  • Не указывайте на элементы того же массива,

  • Или не указывайте на элемент один вне конца массива.

Пример - вычитание указателей
#include <stdint.h>
#include <stddef.h>

void f1 (int32_t *ptr)
{
    int32_t a1[10];
    int32_t a2[10];
    int32_t *p1 = &a1[ 1];
    int32_t *p2 = &a2[10];
    ptrdiff_t diff1, diff2, diff3;

    diff1 =  p1 - a1;   // Compliant
    diff2 =  p2 - a2;   // Compliant
    diff3 =  p1 - p2;   // Non-compliant
}

В этом примере три выражения вычитания показывают различие между совместимыми и несовместимыми вычитаниями указателя. diff1 и diff2 вычитания совместимы, потому что указатели указывают на тот же массив. diff3 вычитание несовместимо потому что p1 и p2 укажите на различные массивы.

Проблема

Неправильное масштабирование указателя происходит, когда Polyspace® Bug Finder™ полагает, что вы игнорируете неявное масштабирование в адресной арифметике с указателями.

Например, дефект может произойти в следующих ситуациях.

СитуацияРискВозможная фиксация
Вы используете sizeof оператор в арифметических операциях на указателе.

sizeof оператор возвращает размер типа данных в количестве байтов.

Адресная арифметика с указателями уже неявно масштабируется размером типа данных резкой переменной. Поэтому использование sizeof в адресной арифметике с указателями приводит к непреднамеренным результатам.

Не используйте sizeof оператор в адресной арифметике с указателями.
Вы выполняете арифметические операции на указателе, и затем применяете бросок.Адресная арифметика с указателями неявно масштабируется. Если вы не полагаете, что это неявное масштабирование, бросая результат адресной арифметики с указателями приводит к непреднамеренным результатам.Примените бросок перед адресной арифметикой с указателями.

Фиксация

Фиксация зависит от первопричины дефекта. Часто детали результата показывают последовательность событий, которые привели к дефекту. Можно реализовать закрепление на любом событии в последовательности. Если детали результата не показывают историю события, можно проследить использование, щелкните правой кнопкой по опциям по исходному коду и смотрите предыдущие связанные события. См. также Интерпретируют Результаты Polyspace Bug Finder.

Смотрите примеры мер ниже.

Если вы не хотите устранять проблему, добавьте комментарии в свой результат или код, чтобы избежать другого анализа. Смотрите Результаты Polyspace Адреса Через Исправления ошибок или Выравнивания.

Пример - использование sizeof Оператор
void func(void) {
    int arr[5] = {1,2,3,4,5};
    int *ptr = arr;

    int value_in_position_2 = *(ptr + 2*(sizeof(int)));
}

В этом примере, операции 2*(sizeof(int)) возвращает дважды размер int переменная в байтах. Однако, потому что адресная арифметика с указателями неявно масштабируется, количество байтов который ptr возмещен 2*(sizeof(int))*(sizeof(int)).

В этом примере неправильное масштабирование переключает ptr вне границ массива. Поэтому ошибка Pointer access out of bounds появляется на * операция.

Коррекция — удаляет sizeof Оператор

Одна возможная коррекция должна удалить sizeof оператор.

void func(void) {
    int arr[5] = {1,2,3,4,5};
    int *ptr = arr;

    int value_in_position_2 = *(ptr + 2);
}
Пример - бросок после адресной арифметики с указателями
int func(void) {
    int x = 0;
    char r = *(char *)(&x + 1);
    return r;
}

В этом примере, операции &x + 1 смещения &x sizeof(int). После операции получившийся указатель указывает вне позволенного буфера. Когда вы разыменовываете указатель, ошибка Pointer access out of bounds появляется на * операция.

Коррекция — применяет бросок перед адресной арифметикой с указателями

Если вы хотите получить доступ к второму байту x, сначала бросьте &x к char* указатель и затем выполняет адресную арифметику с указателями. Получившийся указатель возмещен sizeof(char) байты и неподвижные точки в позволенном буфере, размером которого является sizeof(int) байты.

int func(void) {
    int x = 0;
    char r = *((char *)(&x )+ 1);
    return r;
}

Проверяйте информацию

Группа: Rec. 03. Выражения (EXP)
Введенный в R2019a

[1]  Это программное обеспечение было создано MathWorks, включающим фрагменты: “Веб-сайт SEI CERT-C”, © 2017 Carnegie Mellon University, веб-сайт SEI CERT-C © 2017 Carnegie Mellon University”, CERT SEI C Кодирование Стандарта – Правил для Разработки безопасных, Надежных и Защищенных систем – 2 016 Выпусков”, © 2016 Carnegie Mellon University, and “CERT SEI Стандарт Кодирования C++ – Правил для Разработки безопасных, Надежных и Защищенных систем на C++ – 2 016 Выпусков” © 2016 Carnegie Mellon University, со специальным разрешением от его Института программной инженерии.

ЛЮБОЙ МАТЕРИАЛ УНИВЕРСИТЕТА КАРНЕГИ-МЕЛЛОН И/ИЛИ ЕГО ИНСТИТУТА ПРОГРАММНОЙ ИНЖЕНЕРИИ СОДЕРЖАЛ, ЗДЕСЬ ПРЕДОСТАВЛЯЕТСЯ НА ОСНОВЕ "ASIS". УНИВЕРСИТЕТ КАРНЕГИ-МЕЛЛОН НЕ ДАЕТ ГАРАНТИЙ НИКАКОГО ВИДА, ИЛИ ОПИСАЛ ИЛИ ПОДРАЗУМЕВАЛ, ОТНОСИТЕЛЬНО ЛЮБОГО ВОПРОСА ВКЛЮЧАЯ, НО НЕ ОГРАНИЧИЛ, ГАРАНТИЯ ПРИГОДНОСТИ ДЛЯ ЦЕЛИ ИЛИ ВЫСОКОГО СПРОСА, ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОСТИ, ИЛИ ЗАКАНЧИВАЕТСЯ ПОЛУЧЕННЫЙ ИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАТЕРИАЛА. УНИВЕРСИТЕТ КАРНЕГИ-МЕЛЛОН НЕ ДАЕТ ГАРАНТИИ НИКАКОГО ВИДА ОТНОСИТЕЛЬНО СВОБОДЫ ОТ ПАТЕНТА, ТОВАРНОГО ЗНАКА ИЛИ НАРУШЕНИЯ АВТОРСКОГО ПРАВА.

Это программное обеспечение и сопоставленная документация не были рассмотрены, ни являются подтвержденным Университетом Карнеги-Меллон или его Институтом программной инженерии.